本實(shí)用新型涉及智能控制器領(lǐng)域，尤其涉及一種集控制功能與I/O功能于一體的智能控制器。

背景技術(shù)：

我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了高科技發(fā)展時(shí)期，各種先進(jìn)科技及設(shè)備在社會(huì)改造中的應(yīng)用越來越廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)過程的自動(dòng)化控制是提高工廠生產(chǎn)效率、降低財(cái)力成本、降低手工操作的難度、確保生產(chǎn)操作安全以及改善工作環(huán)境的有效途徑之一，是確保現(xiàn)代制造業(yè)信息化、敏捷化的必備條件，已經(jīng)得到國(guó)際上的普遍重視和研究。自動(dòng)化控制模塊與I/O模塊分別是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的一部分，它們與電源模塊、通訊模塊等一起共同構(gòu)成自動(dòng)化控制系統(tǒng)，將現(xiàn)場(chǎng)控制單元、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視單元、操作站、通信接口單元等連接起來，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和過程技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代高水平生產(chǎn)控制與企業(yè)管理的需要。傳統(tǒng)的控制模塊和I/O模塊僅能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)控制功能或者I/O功能，其生成成本高，體積大，且不能實(shí)現(xiàn)無線通訊，存在模塊功能單一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)覆蓋不夠全面、使用方便性和安全可靠性較差等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種集控制功能與I/O功能于一體的智能控制器，以克服傳統(tǒng)自動(dòng)化控制模件結(jié)構(gòu)功能單一，使用方便性和安全可靠性較差等缺陷。

上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種集控制功能與I/O功能于一體的智能控制器，包括：主板電路和罩體；所述主板電路包括MCU單元、電源單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元；所述UI單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、開關(guān)量輸入處理單元及電平量輸入處理單元；所述UO單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和外接繼電器驅(qū)動(dòng)單元；所述通訊單元包括以太網(wǎng)通訊處理單元、無線通訊處理單元及485通訊處理單元；所述UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元皆與MCU單元相連，所述電源單元對(duì)MCU單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元進(jìn)行供電。

優(yōu)選的，所述的DI單元上設(shè)置有多路DI端口，用于輸入數(shù)字量電平信號(hào)，或者用于計(jì)數(shù)計(jì)頻。

進(jìn)一步的，所述的UI單元上設(shè)置有N路UI端口，6≤N≤10，用于輸入模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)，其中，輸入的模擬量信號(hào)包括電壓、電流和電阻，數(shù)字量信號(hào)包括電平信號(hào)和開關(guān)信號(hào)；當(dāng)所述的DI單元所需輸入的數(shù)字量信號(hào)路數(shù)大于DI端口數(shù)時(shí)，MCU單元選擇性配置UI端口的輸入類型，實(shí)現(xiàn)多路DI、AI協(xié)調(diào)配置。

優(yōu)選的，當(dāng)DI單元需要輸入n路數(shù)字量信號(hào)時(shí)， 6＜n≤12，MCU單元配置UI端口的輸入類型，使UI端口輸入n-6路數(shù)字量信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述的UO單元上設(shè)置有M路UO端口，2≤M≤6，用于輸出模擬量信號(hào)和數(shù)字量信號(hào)，其中，輸出的模擬量信號(hào)包括電壓和電流，數(shù)字量信號(hào)包括電平量信號(hào)；當(dāng)所述的DO單元所需輸出的數(shù)字量信號(hào)路數(shù)大于DO端口數(shù)時(shí)，MCU單元選擇性配置UO端口的輸出類型，進(jìn)行數(shù)字量信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)多路DO、AO協(xié)調(diào)配置。

優(yōu)選的，當(dāng)DO單元需要輸出m路數(shù)字量信號(hào)時(shí)，4＜m≤6，MCU單元配置 UO端口的輸入類型，使UO端口輸入m-4路數(shù)字量信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述的無線通訊處理單元上設(shè)置有天線，用于通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。

進(jìn)一步的，所述的485通訊處理單元包括一個(gè)本地連接HMI的接口和一個(gè)遠(yuǎn)距離隔離通訊接口，該485通訊處理單元支持Modbus-RTU的主從模式，所述的本地連接HMI的接口用于外接顯示屏顯示現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)，所述的遠(yuǎn)距離隔離通訊接口用于組成485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。

進(jìn)一步的，所述的DI端口通過輸入信號(hào)處理單元連接MCU單元，所述的DO端口通過輸出信號(hào)處理單元連接MCU單元，所述的UI端口通過UI單元連接MCU單元，所述的UO端口通過UO單元連接MCU單元，所述的RJ45端口、485端口和天線分別通過以太網(wǎng)通訊處理單元、485通訊處理單元和無線通信處理單元連接MCU單元。

進(jìn)一步的，該智能控制器內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步，在實(shí)現(xiàn)控制與I/O功能的同時(shí)，提供事件發(fā)生的時(shí)間，以及事件之間的因果關(guān)系。

本實(shí)用新型的有益效果如下：

1）本實(shí)用新型提供了一種集控制功能與I/O功能于一體的智能控制器，具有最精簡(jiǎn)的最小計(jì)算機(jī)控制結(jié)構(gòu)，采用 CPU 主控單元獨(dú)立完成控制與運(yùn)算，其結(jié)構(gòu)緊湊，集成度高，具有多種通訊方式，可操作性強(qiáng)，用戶滿意度高。

2）本實(shí)用新型的智能控制器單個(gè)模塊支持AI、AO、DI和DO，且當(dāng)模塊需要輸入/輸出的數(shù)字量信號(hào)數(shù)大于DI/DO端口數(shù)時(shí)，控制單元可以控制UI/UO端口接受超出DI/DO端口的數(shù)字量信號(hào)輸入/輸出，從而實(shí)現(xiàn)多路DI/DO、AI/AO協(xié)調(diào)配置。

3）本實(shí)用新型的智能控制器支持2路RS485通訊，支持主從ModbusRTU協(xié)議，從而解決了傳統(tǒng)自動(dòng)化控制模件結(jié)構(gòu)功能單一，使用方便性和安全可靠性較差等缺陷的目的。

4）本實(shí)用新型的智能控制器內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，可支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步，在實(shí)現(xiàn)控制與I/O功能的同時(shí)，提供事件發(fā)生的時(shí)間，以及事件之間的因果關(guān)系。

5）本實(shí)用新型可通過485處理單元的485端口進(jìn)行固件程序升級(jí)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的智能控制器實(shí)施例的原理框圖。

圖2為本實(shí)用新型的智能控制器較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，附圖中相同的標(biāo)記代表相同或相似的組件。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下文中所提供的實(shí)施例并非用來限制本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。此外，附圖僅僅用于示意性地加以說明，并未依照其原尺寸進(jìn)行繪制。

顯然，所描述的實(shí)例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

如附圖1和圖2所示為本實(shí)用新型的智能控制器較佳實(shí)施例的原理框圖，其組成包括主板電路和罩體，所述主板電路包括MCU單元、電源單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元、通訊單元，所述UI單元包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、開關(guān)量輸入處理單元、電平量輸入處理單元，所述UO單元包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元、外接繼電器驅(qū)動(dòng)單元，所述通訊單元包括以太網(wǎng)通訊處理單元、無線通訊處理單元、485通訊處理單元，所述UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元皆與MCU單元相連，所述電源單元對(duì)MCU單元、UI單元、UO單元、DI單元、DO單元和通訊單元進(jìn)行供電。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的MCU單元由32位的ARM單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成，運(yùn)行控制算法、智能控制、智能存儲(chǔ)和通訊數(shù)據(jù)處理。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的電源單元支持24VAC或24VDC供電。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的DI單元上設(shè)置有6路DI端口，輸入電平信號(hào)，其中有兩路DI端口也可做計(jì)數(shù)計(jì)頻使用。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的UI單元上設(shè)置有6路UI端口，輸入模擬量信號(hào)：電壓、電流和電阻，數(shù)字量信號(hào)：電平量信號(hào)和開關(guān)信號(hào)。并且，當(dāng)所述DI單元所需輸入的數(shù)字量信號(hào)路數(shù)大于6路時(shí)，MCU單元選擇性配置UI端口的輸入類型，實(shí)現(xiàn)多路DI、AI協(xié)調(diào)配置。具體地，當(dāng)模塊需要輸入n（6＜n≤12）路DI時(shí)，在軟件端設(shè)置UI端口的輸入類型， MCU單元根據(jù)軟件設(shè)置，配置 UI端口的輸入類型，使UI端口輸入n-6路數(shù)字量信號(hào)，所述軟件為與智能控制器配套使用的實(shí)時(shí)控制軟件。

優(yōu)選的，模擬輸入的精度為0.2%。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的DO單元上設(shè)置有4路DO端口，內(nèi)置小型繼電器，采用干觸點(diǎn)輸出的方式，觸點(diǎn)能力1A/30VDC。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的UO單元上設(shè)置有2路UO端口，輸出模擬量信號(hào)：電壓、電流和電阻，數(shù)字量信號(hào)：電平量信號(hào)和開關(guān)信號(hào)，當(dāng)所述DO單元所需輸出的數(shù)字量信號(hào)路數(shù)大于4路時(shí)，MCU單元可配置UO端口的輸出類型，實(shí)現(xiàn)多路DO、AO協(xié)調(diào)配置。具體地，當(dāng)模塊需要輸出m（4＜m≤6）路DO時(shí)，在軟件端設(shè)置UO端口的輸出類型， MCU單元根據(jù)軟件設(shè)置，配置 UO端口的輸出類型，使UO端口輸出m-4路數(shù)字量信號(hào)；所述軟件為與智能控制器配套使用的實(shí)時(shí)控制軟件。

優(yōu)選的，模擬輸出的精度為0.5%。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的以太網(wǎng)通訊處理單元上設(shè)置一路RJ45端口，把控制器的數(shù)據(jù)接入以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的無線通訊處理單元上設(shè)置有天線，通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，可與手機(jī)連接，隨時(shí)隨地即可得到控制器的信息。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的485通訊處理單元包括一個(gè)本地連接HMI的接口和一個(gè)遠(yuǎn)距離隔離通訊接口，支持Modbus-RTU的主從模式，所述的本地連接HMI的接口外接顯示屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的直接顯示，所述的遠(yuǎn)距離隔離通訊接口可組成485網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，通過軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能控制器的管理。

作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器內(nèi)置的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，支持基于季節(jié)、時(shí)區(qū)、時(shí)段等的時(shí)間程序調(diào)度。與此同時(shí)，其有3路LED指示燈，指示控制器的電源、網(wǎng)絡(luò)、工作等狀態(tài)。

作為優(yōu)選方案，本實(shí)施例中的智能控制器的DI端口通過輸入信號(hào)處理單元連接MCU單元，所述的DO端口通過輸出信號(hào)處理單元連接MCU單元，所述的UI端口通過UI單元連接MCU單元，所述的UO端口通過UO單元連接MCU單元，所述的RJ45端口，兩組485端口和天線分別通過以太網(wǎng)通訊處理單元、485通訊處理單元和無線通信處理單元連接MCU單元。

本實(shí)用新型的智能控制器為通用一體式控制器，采用嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)，支持多個(gè)模塊級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，單模塊同時(shí)支持AI、AO、DI、DO，支持GPRS無線數(shù)據(jù)終端(DTU)功能，并且可支持網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)時(shí)鐘同步，可通過GPRS無線數(shù)據(jù)服務(wù)或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，從而達(dá)到解決傳統(tǒng)自動(dòng)化控制模件結(jié)構(gòu)功能單一，使用方便性和安全可靠性較差等缺陷的目的。

以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。